Optimização da produtividade lipídica da microalga Arthrospira platensis como matéria-prima para biocombustíveis

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Bioenergia

Este trabalho teve como objectivo a optimização da produtividade lipídica de uma microalga de rápido crescimento tendo em vista a sua utilização como fonte de lípidos para biocombustíveis. O objectivo foi subdividido nos seguintes pontos: - Inoculação das microalgas de água doce Arthrospira platensis, Porphyridium aerugineum, Schizomeris leibleinii, Haematococcus pluvialis e Botryococcus brauni seleccionando-se a de crescimento mais rápido; - Avaliação do crescimento algal e controlo de possíveis contaminações nas culturas objecto de estudo; - Optimização das condições de cultivo, em laboratório, da estirpe de mais rápido crescimento, de forma a maximizar a produtividade lipídica. Para a Arthrospira platensis (estirpe seleccionada do grupo em estudo, por se ter revelado a de mais rápido crescimento) foram efectuados três conjuntos de ensaios, em erlenmeyers de 1 L (fotobioreactores fechados), em que se pretendeu avaliar a influência das condições de cultivo, relativamente ao cultivo em regime autotrófico, para o que se fizeram variar as fontes nutricionais: 1) Adição de Carbono (regime mixotrófico, adição de 0,25, 0,75 e 1,0 mgglucose/L); 2) Redução da concentração de Azoto (menos 20 e 40 %) em regime mixotrófico; 3) Indução de stress (aumento da salinidade, por adição de NaCl 5x, 15x e 25x valor base) em regime mixotrófico. Os melhores resultados de produtividade máxima lipídica foram obtidos nos ensaios de cultivo em condições mixotróficas com adição de 1,0 gglucose/Lmeio sem redução e com redução em 40 % de fonte de azoto (relativamente ao usado no meio de cultura de base – meio Zarrouk modificado), correspondendo a uma taxa de produção de lípidos de 11,35 mglipidos/L.dia e 13,23 mglipídos/L.dia, respectivamente. Este segundo valor é cerca de três vezes superior, quando comparado com o valor obtido para regime autotrófico, de 4,31 mglipídos/L.dia. Os correspondentes teores de lípidos foram de 9,72% e 11,95%, respectivamente. A indução de stress salino em condições de cultivo mixotrófico com adição de 1,0 gglucose/Lmeio permitiu obter uma produtividade em lípidos de 10,87 mglipídos/L.dia, quando foi adicionado ao meio de cultura NaCl numa concentração igual a 5x o valor de base,permitindo um aumento da produtividade lipídica para mais do dobro relativamente ao cultivo no regime autotrófico (o teor em lípidos foi de cerca de 10,92%). Nestas condições de cultivo mixotrófico, à medida que a salinidade do meio aumenta (até um máximo de 25x o valor de base), a produtiviade lipídica vai diminuindo obtendo-se, mesmo nestas condições,produtividades lipídicas de cerca do dobro relativamente ao cultivo em condições autotróficas (correspondendo ao dobro do teor lípidico nas microalgas). Conclui-se que as condições de cultivo usadas no ensaio em regime mixotrófico com adição de 1,0 gglucose/Lmeio e redução de teor de azoto em 40% são as mais adequadas para produção de biomassa da estirpe de Arthrospira platensis em estudo, com vista à maximização da produtividade lipídica. Estas condições permitem também obter uma produtividade de biomassa significativa (116,79 mgsecas/L.dia), pelo que se admite que seja também possível obter uma valorização adicional significativa do óleo extraído. Considerando um fotobioreactor com um volume total de cultivo equivalente ao volume de uma piscina de 1 ha com 15 cm de profundidade (V = 1.500 m3), sendo o valor de produtividade lipídica máxima de 13,23 mglipídos/L.dia, estima-se que seja possível atingir uma produtividade máxima de cerca de 8.050 Lóleo/ha.ano. Este valor é de cerca de 7 e 10 vezes superior quando comparado com a produtividade de óleo em monoculturas de colza e girassol.